Jak navrhnout strukturu a vzhled sloupu pouličního osvětlení?

Thesloup pouličního osvětlenímusí držet svítidlo pevně na místě pod svou vlastní hmotností a zatížením větrem, odolávat letům počasí a vibracím-způsobeným vozidlem a zapadnout do terénu. Pokud selže jeho pevnost, ochrana proti korozi nebo uzemnění, výsledek sahá od zhoršeného osvětlení až po ohrožení osobní bezpečnosti. Vezmeme-li jako příklad přírubový kuželový sloup - nejrozšířenější typ -, tato část postupně zkoumá čtyři základní prvky: dvířka pro údržbu, antikorozní-úpravu, pevnost základny a ochranné uzemnění; pak stanoví čtyři požadavky na design vzhledu.

 

Údržba dveří solárního pouličního osvětlení

Údržbová dvířka jsou servisním přístupovým otvorem ocelového sloupu osvětlení. Uvnitř dveří je obvykle elektrická montážní deska, jejíž hlavní funkcí je propojení svítidla a kabelu. Pojistky a svorkovnice jsou normálně namontovány na této desce. Způsob otevírání dveří je velmi důležitý a designy se u jednotlivých výrobců liší. Na jedné straně musí být servis pohodlný; na druhou stranu je třeba zabránit krádeži -, proto se používá speciálně vyrobený klíč od dveří.

 

Tabulka 1 uvádí rozměry údržbových dvířek odpovídající běžným výškám sloupů. Rozměry reprezentované A, B a C v tabulce 1 naleznete na obrázku níže. A je výška spodní hrany dvířek údržby nad zemí; měla by být nastavena pro pohodlí a pohodlí pracovníka a měla by být nejlépe 500–600 mm. C je šířka dvířek údržby; měla by umožňovat pohodlnou výměnu předřadníku a pojistky a obecně není menší než 100 mm. B, výška servisních dvířek, závisí na tom, zda sloup nese svítidlo s jedním -obloukovým nebo dvou{10}}obloukovým obloukem a na průměru sloupu v místě dveří; obvykle je to 200–1000 mm.

 

 

Pokud jsou dvířka pro údržbu příliš velká -, tj. pokud jsou hodnoty B a C příliš velké -, bude přímo ovlivněna pevnost ocelového sloupu; je-li příliš malý, bude činnost pracovníka ztížena. Pokud jsou hodnoty B a C příliš velké, měla by být přijata vhodná opatření pro vyztužení, aby se zajistilo, že pevnost sloupu je dostatečná pro bezpečnost. Lze také použít uspořádání vnitřních-a-vnějších dvojitých-dvířek.

Antikorozní úprava ocelových sloupů osvětlení

Vzhledem k povaze oceli samotné je ochrana proti korozi klíčovým zájmem ocelových stožárů během skladování i servisu. Koroze ocelového sloupu je způsobena chemickým nebo elektrochemickým působením okolního média. Podle použitého média je klasifikována jako atmosférická koroze, koroze mořské vody, bakteriální koroze a tak dále. Atmosférická koroze je zdaleka nejběžnější, protože ocelový sloup je v kontaktu s atmosférou během obrábění, přepravy, skladování a servisu, takže podmínky pro atmosférickou korozi jsou vždy přítomny.

 

1.Faktory způsobující korozi ocelových sloupů.

Hlavní faktory, které způsobují korozi a korozi ocelového sloupu, jsou následující:

 

1.1Relativní vlhkost atmosféry.

Při dané teplotě se poměr obsahu vodní páry ve vzduchu k obsahu nasycené vodní páry nazývá relativní vlhkost. Pod určitou relativní vlhkostí je míra rezivění a koroze ocelového sloupu velmi nízká, zatímco nad touto relativní vlhkostí míra rezivění prudce stoupá; tato hodnota relativní vlhkosti se nazývá kritická vlhkost. Kritická vlhkost oceli je asi 75 %. Největší vliv na korozi kovů má atmosférická relativní vlhkost: jakmile atmosférická vlhkost překročí kritickou vlhkost, vytvoří se na povrchu oceli film vody nebo vodních kapiček, a pokud se škodlivé nečistoty ve vzduchu rozpustí v tomto filmu nebo těchto kapkách, vytvoří se elektrolyt a urychlí se koroze.

 

1.2 Teplota a vlhkost vzduchu.

Atmosférická teplota a vlhkost ovlivňují korozi společně. Rychlost rezivění závisí na obsahu vodní páry ve vzduchu a zvyšuje se s rostoucí teplotou vzduchu. To platí zejména ve vlhkém prostředí, kde čím vyšší teplota, tím rychlejší rezivění - a tím více nad kritickou vlhkostí. Kromě toho, pokud existuje teplotní rozdíl mezi atmosférou a ocelí, tvoří se na chladnějším povrchu sloupu kondenzace a také způsobuje rezivění.

 

1.3 Korozivní plyny.

Z korozivních plynů ve znečištěném ovzduší má na rezivění ocelových sloupů největší vliv oxid siřičitý. Kyslík v atmosféře působí na rezivění ocelových sloupů nejtrvaleji a svůj účinek uplatňuje neustále.

 

1.4 Další faktory.

Atmosféra obsahuje velké množství prachu - kouře, uhelného popela, chloridů, kyselin, zásad, solí atd. -, z nichž největší vliv mají chloridy.

 

 

2. Antikorozní-úprava.

Aby rez a koroze nesnižovaly strukturální pevnost sloupu a nevytvářely bezpečnostní riziko, musí být ocelové sloupy ošetřeny antikorozní úpravou. Anti-korozní metody jsou preventivní opatření zaměřená na příčiny koroze. Prevence koroze znamená zamezení nebo zpomalení účinků vlhkosti, vysoké teploty, oxidace, chloridů a dalších faktorů. V současnosti se běžně používají následující metody:

 

2.1 Žárové-zinkování ponorem.

Proces a metoda ponoření před-upravených ocelových nebo litinových dílů- do roztaveného zinku tak, aby se na jejich povrchu vytvořil povlak ze zinku a/nebo slitiny zinku a železa. Tloušťka zinkového povlaku by měla dosahovat 65–90 μm. Zinkový povlak galvanizovaných dílů by měl být rovnoměrný a hladký, bez otřepů, kapek a přebytečných hrudek; povlak by měl být pevně spojen se substrátem ocelového sloupu a po zkoušce kladivem by se povlak neměl odlupovat ani vytvářet puchýře.

 

2.2 Práškové lakování.

Práškové lakování se nanáší po žárovém-zinkování ponorem. Prášek by měl být venkovní-prášek; nátěr se nesmí odlupovat a praskat a při testování pevnosti spojení mezi nátěrem a podkladem nesmí dojít k odlupování nebo praskání. Práškové lakování dále zlepšuje odolnost ocelového sloupu proti korozi a výrazně zlepšuje jeho dekorativní vzhled díky širokému výběru barev; jeho nevýhodou je poměrně vysoká cena.

 

 

Výpočet pevnosti na základně ocelového sloupu

 

Světelný sloup je vystaven dvěma formám zatížení.

Jedním z nich je jeho vlastní-váha. U jednoho-obloukového pólu vzniká vlastní-váha z hmotnosti ramena lampy a hlavy svítidla, která vytváří ohybový moment v rovině ramena lampy. U pólu s dvojitým-obloukem se situace liší podle délky obou ramen: poté, co se ohybové momenty vytvářené závažím ramen a hlav svítidel dlouhého a krátkého oblouku částečně vzájemně vyrovnají, rozdíl mezi nimi, působící v rovině ramen, tvoří moment vlastní hmotnosti.

 

U pólu s dvojitým-obloukem s oblouky stejné délky jsou momenty v rovnováze, pokud jsou svítidla a jejich přidružené elektrické součásti v této rovině identické; pokud nejsou totožná, vzniká v rovině ramen ohybový moment rozdílem hmotnosti svítidel a jejich elektrických součástí.

 

Kromě vlastní hmotnosti je další zatížení tyče způsobeno větrem. Síla tyče musí splňovat následující požadavky:

• Když je směr větru rovnoběžný s rovinou ramene lampy, musí být maximální ohybové momenty vytvářené větrem -exponovanými oblastmi hlavy svítidla a sloupu v příčných-sekcích u držáku-k-připojení sloupu, u dvířek údržby a na úrovni země menší než přípustná hodnota;
• Když je směr větru kolmý k rovině ramena lampy, pak kromě ohybového momentu vytvářeného větrem -exponovanou oblastí samotné hřídele, vytváří zatížení větrem na hlavu svítidla a rameno lampy jednoho sloupu oblouku také ohybový moment a krouticí moment v rovině sloupu; všechny tyto momenty musí být menší než přípustná hodnota.

 

Zatížení větrem závisí na umístění, oblasti a nadmořské výšce počítaného sloupu, tj.

p0=Kv2/16

p0 je ovlivněno různými koeficienty dosazenými do výpočtu, jako jsou rozměry pólu, tvar průřezu pólu- a základní perioda jedné vlny oscilace.

 

Rovnoměrně rozložený tlak větru na sloup se vypočítá takto:

p1=p0dˉ H

 

Ve výše uvedených dvou rovnicích: p 0 je tlak větru na 1 m² sloupu (Pa); K je aerodynamický koeficient, který je podle normy K=0.7 pro kruhové prvky (doporučuje se brát K=1.0 pro pravidelné šestiúhelníkové a osmiúhelníkové řezy); v je rychlost větru, obecně v=25 m⋅s−1, H je výška pólu (m); a dˉ je střední průměr pólu (m), kde

dˉ=(d1+d2)/2

Zde d1 je horní průměr tyče (m) a d2 je průměr základny tyče (m). Zkosení tyče je obecně 1/90, 1/100 nebo 1/110 nebo je nejednotné.

 

Tloušťka stěny ocelových stožárů o výšce 12 m a níže je 4 mm. Při tloušťce stěny 3,0 mm je sloup náchylný k vibracím působením větru a projíždějících těžkých vozidel, což uvolňuje jeho šroubové spoje a ovlivňuje svítidlo.

 

Ochranné uzemnění ocelových sloupů osvětlení

Ocelové osvětlovací stožáry, ovládací skříně a podobné instalace v sobě obsahují elektrická zařízení a člověk stojící na zemi se jich může kdykoli dotknout. Jakmile izolace selže a tělo sloupu se stane živým, dotykové napětí je aplikováno přímo na lidské tělo s vážnými následky. Proto každý kovový kryt, který obsahuje elektrické zařízení a kterého se může dotknout osoba stojící na zemi, musí být spolehlivě připojen k ochrannému vodiči -, tj. uzemněn nebo připojen k nule.

 

Nízkonapěťové rozvody se dělí podle uspořádání uzemnění do tří typů - TN, TT a IT - a systém TN se dále dělí na tři typy podle toho, jak je kombinován nulový vodič (N) a ochranný vodič (PE):

• Systém TN-S: vodiče N a PE jsou po celé délce odděleny od zdroje. PE vodič normálně nevede provozní proud, takže bezpečnost je nejlepší.
• Systém TN-C: vodiče N a PE jsou spojeny do jednoho vodiče PEN, což šetří jeden vodič. Vodič PEN však normálně prochází provozním proudem, a pokud se přeruší, kryt zařízení se zvedne na fázové napětí přes zátěžový obvod, takže bezpečnostní rezerva je nízká.
• Systém TN-C-S: přední část používá vodič PEN, který je na vstupním konci ovládací skříně rozdělen na samostatné vodiče N a PE a nesmí být poté znovu kombinován. To spojuje bezpečnost s hospodárností elektroinstalace a jedná se o nejrozšířenější praxi v projektech silničního osvětlení.

 

V systému TN-C, protože jsou vodiče N a PE kombinovány, musí být splněn také následující požadavek: u nízkonapěťových elektrických zařízení s přímo uzemněným neutrálem, aby bylo zajištěno automatické odpojení vadné části, musí být zkratový-proud nejméně 4násobek jmenovitého proudu pojistkového prvku v nejbližším bodě (nebo ne méně než 1násobek okamžitého krátké-časové-zpoždění) provozní proud automatického spínače.

 

Skutečná praxe je následující: φ10 mm žárově zinkovaná kruhová ocel je položena podél celé linie podél podzemního kabelu a uložena přímo v zemi (obrázek 6.3.9); vodič PEN je připojen k uzemňovací síti transformátoru u transformátoru a je spolehlivě připojen ve dvou bodech ke všem ovládacím skříním, ocelovým sloupům osvětlení, kovovým podstavcům osvětlení a podobným částem podél vedení; samostatná uzemňovací elektroda je instalována na hlavním konci, na vzdáleném konci a na každém bodě odbočky vedení a na každém třetím pólu; odpor jednotlivé zemnící elektrody nesmí překročit 10 Ω a odpor celé zemnící sítě nesmí překročit 4 Ω; tam, kde jsou tyto limity překročeny, lze použít činidlo snižující dlouhodobý -činný odpor-, ale žíravé látky, jako je kuchyňská sůl, jsou zakázány - krátkodobě snižují odpor, ale dlouhodobě korodují uzemňovací těleso.

 

Uzemnění je poslední linií obrany a nemůže nahradit izolaci. Uvnitř dvířek pro údržbu by měly být kabely připojeny pomocí propojovací krabice s plastovým krytem nebo svorkovnice typu kolíku -; měla by se zvýšit úroveň izolace vodičů, předřadníků a dalších součástí, měli by být přísně vybíráni výrobci a přísně prováděno testování a měl by být zaveden „standard provedení instalace“. Bezpečnost ocelových stožárů může být konečně zajištěna pouze provedením opatření k zabránění úniku-v celém procesu výběru materiálu, konstrukce, přejímky, provozu a údržby a správným použitím systému tří{4}}vodičů nebo pěti{5}}vodičů.

 

 

Vzhledový design ocelových sloupů osvětlení

Základní funkcí světelného sloupu je držet svítidlo ve správné poloze a poskytovat podporu. Zároveň má tyč i dekorativní roli. Pro účastníky silničního provozu - chodce, cyklisty i řidiče motorových vozidel - nelze ignorovat tvar sloupu v jejich zorném poli: lidé si nemusí všimnout svítidla vysoko na sloupu, protože je mnohem menší než sloup, přesto samotný sloup bije do očí přímo ve směru horizontální jízdy. S ekonomickým rozvojem a rostoucími estetickými standardy se proto vzhledu světelných stožárů dostává stále větší pozornosti.

 

Vzhledový design světelných sloupů vychází ze zájmu o silniční krajinu. Měla by být podřízena designu krajiny silnice jako celku a zároveň musí nejprve splňovat požadavky na osvětlení a bezpečnostní hlediska. Při návrhu vzhledu světelného sloupu je proto třeba vzít v úvahu následující aspekty.

 

1. Bezpečnostní požadavky

Bezpečnost je základním požadavkem, který by měl projektant vždy zvážit jako první. Bezpečnost stožáru je zajištěna několika aspekty, jako je kvalita oceli stožáru a antikorozní-úprava; aspekty související s designem vzhledu jsou výpočet zatížení a zajištění pevnosti. Někdy je tyč se složitým tvarem skutečně velmi atraktivní, ale čím složitější je konstrukce, tím složitější je pevnostní výpočet a tím větší je obtížnost zajištění bezpečnosti; Při výběru takových pólů je proto nezbytné přísné ověření.

 

2. Požadavky na osvětlení

Požadavky na osvětlení jsou dalším základním požadavkem návrhu vzhledu stožáru. Jak bude zřejmé z obsahu kapitoly 7, projektant prochází složitou prací při výběru vhodných svítidel a světelných zdrojů a určení polohy každého pouličního osvětlení - včetně jeho výšky, rozteče, délky držáku a úhlu sklonu - a všechny tyto parametry se řídí sloupem.

 

Aby byla zajištěna kvalita osvětlení v konkrétním projektu silničního osvětlení, po stanovení montážních parametrů svítidel musí konstrukce stožáru splňovat požadavky těchto parametrů: bez ohledu na vzhled stožáru se nesmí měnit výška upevňovacího bodu svítidla, nesmí se měnit horizontální délka ramene svítidla a nesmí se měnit ani úhel sklonu ramene svítidla (kromě případů, kdy svítidlo samo umožňuje nastavení jeho montážního úhlu). V opačném případě se bude kvalita osvětlení ve větší či menší míře odchylovat od zamýšleného výsledku návrhu.

 

Dalším aspektem požadavku na osvětlení je, že instalace a údržba by měly být pohodlné; z tohoto hlediska by vzhled tyče neměl být příliš-složitý.

 

 

3. Estetické požadavky

Estetické požadavky jsou výchozím bodem návrhu vzhledu sloupu. Vzhled sloupu nelze posuzovat izolovaně, ale měl by být posuzován komplexně spolu se všemi souvisejícími faktory. V menším měřítku mezi tyto faktory patří styl svítidla, tvar příčného řezu silnice, zda je vozovka asfaltová nebo cementobetonová, výsadba u silnice, styl soch u silnice a třída a povaha silnice; ve větším měřítku zahrnují zastavěné nebo přírodní prostředí na obou stranách silnice, funkci čtvrti, historii čtvrti a estetický vkus obyvatel města.

 

Vizuální přitažlivost vzhledu ocelového stožáru vyplývá především z kombinace a variace linií jeho konstrukčních částí a zejména ze změn tvaru ramene lampy a přidání dekorativních linií; u propracovanějších provedení je rameno lampy tvarováno do různých profilů a dokonce i hlavní sloup je stylizován společně s ním.

 

Vizuální přitažlivost vychází také z povrchové úpravy tyče. S rozvojem technologie práškového lakování bylo stále více tyčí opatřeno barevnými vrstvami v široké škále odstínů, čímž se opustila monotónní šedá galvanizované tyče minulosti a přidaly se další prvky krásy.

 

4. Požadavky na náklady

Zavedení různých typů tyčí skutečně obohatilo vizuální scénu, ale za krásu se platí. Každý jiný tvar zvyšuje obtížnost obrábění a některé dokonce vyžadují vývoj speciálních forem; pro zajištění pevnosti musí být složité póly vyztuženy, což zvyšuje množství použité oceli; kromě toho se široce používá práškové lakování a tak dále. To vše podstatně zvyšuje výrobní náklady tyče.

 

Existuje také skrytá cena, kterou lze snadno přehlédnout: některé vysoce individuální návrhy sloupů nedosahují zamýšleného zkrášlení a místo toho se stávají formou vizuálního znečištění, které ovlivňuje silnici a dokonce i obraz města - a tyto náklady jsou příliš vysoké.

 

 

Závěr

A sloup pouličního osvětlenímůže být pouze podpůrným prvkem, přesto se zde setkává bezpečnost, funkce a vzhled: dvířka pro údržbu, ochrana proti korozi, pevnost základny a uzemnění určují, zda stojí bezpečně a trvanlivě, zatímco jejich vzhled určuje, zda jsou v souladu s prostředím vozovky. Tyto dvě věci jsou prioritou, nikoli protikladem - bezpečnost a kvalita osvětlení jsou -nevyjednávatelné předpoklady a estetika může jen následovat.